活性炭对废水有机硒的吸附

　　有机硒简单地是指包含硒(Se)与其他元素(例如碳，氧，氢和氮)结合作为其结构一部分的化合物。有机硒的主要形式是硒氨基酸和硒蛋白。在水环境中，有机硒可归为新兴污染物。它以硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸的形式存在于工业废水中，主要来自采矿，石油和天然气精炼厂以及燃煤发电厂。蛋氨酸和硒代半胱氨酸已知具有比无机硒物质的生物利用度更高，更容易被吸收。这次我们研究测试使用两种吸附剂活性炭和纳米零价铁作为去除有机硒的处理技术，评估了吸附材料的实用性。

　　吸附测试中的材料规格

　　本研究中使用的所有化学品均按原样使用。有机硒类的硒代蛋氨酸(>98%)和硒代半胱氨酸(>98%)。盐酸(HCl)(>98%)，氢氧化钠(NaOH)(>98%)，纳米零价铁(60-80nm>99%)河南博友有机硒的吸附专用活性炭购买。活性炭的吸附剂的形态学特性在扫描电子显微镜上如图1所示。BET表面积和总孔体积是通过在氮吸附获得的。

　　图1：活性炭(a)和纳米零价铁(b)的SEM图像。

　　活性炭吸附有机硒

　　我们进行了分批吸附测试，活性炭吸附有机硒物质的分批实验结果如图2所示，活性炭去除有机硒比nZVI更有效。吸附实验3小时后，观察到活性炭从水中去除了96%的硒代半胱氨酸和86.76%的硒代蛋氨酸，而39.44%的硒代半胱氨酸和不到1.05%的硒代蛋氨酸从水相转移到nZVI中。物理吸附和化学吸附是活性炭吸附的两个主要机理。前者是由吸附物和活性炭表面之间形成的相对较弱的范德华力引起的。相反，后者是由吸附物分子与吸附剂表面之间的化学反应驱动的。

　　图2：在25°C下使用7g/L的活性炭和pH7.0的纳米零价铁去除有机硒3小时的比较。

　　相反，有机硒(硒氰酸盐)的元素铁去除机理是由腐蚀过程驱动的，腐蚀过程去除了致密的氧化物层并激活了Fe(0)。当在水中存在溶解氧(DO)时将Fe(0)混合在水中时，Fe(0)被氧化成亚铁离子。氧化过程将产生三价铁离子，随后在水中形成疏松的氢氧化铁。这种现象称为Fe(0)吸附过程，它描述了硒氰酸酯的nZVI去除机理。鉴于硒氰酸酯是一种有机硒化合物，并具有类似的特性，预计可以采用类似的去除方法。

　　相比之下，活性炭具有更好的性能，并且可归因于以下原因：(1)活性炭具有微孔结构，可导致较大的活性表面积，且具有BET孔体积，平均孔径为微孔。第二个原因是活性炭-氧表面官能团(例如羧基和酚基)可以与有机硒反应形成化学键。已知有机硒含有氨基和羧酸。所述官能团可以创建氢键与活性炭表面氧。另外，硒具有类似于硫的电负性，并且能够形成与硫和氧相同的强氢键。另一方面，nZVI吸附较弱。它可以归因于活动站点数量有限。表面面积比活性炭小得多，通常小于100m2/g。硒代半胱氨酸是用硒代替硫的半胱氨酸的类似物，而硒代蛋氨酸是用硒代替硫的蛋氨酸的类似物。因此，预计污染物将具有相似的行为以及与铁的相互作用。

　　活性炭对废水有机硒的吸附，在对比了纳米零价铁发现。活性炭对去除有机硒具有更高的亲和力，因此被认为是更好的吸附剂候选物。在所有测试的pH值下，去除率均超过93.99%。在纳米零价铁的情况下，pH的变化会显着影响吸附能力在pH4.0时，约57.8%的硒代半胱氨酸被去除。用活性炭在中性pH下的吸附速度比较快，在该过程中观察到瞬时去除了有机硒。我们是专业研发生产活性炭的生产厂家，有自己的研发实验室和科研人员，可以给您提供技术支持和售后服务，了解详情请立即咨询我们。